MINT - Unterricht  mit  Arduino und anderen

Die Anregung zu diesem Bootswettbewerb stammt aus dem Themenheft "Nawi-Werft", das im Schneiderverlag erschienen ist. Um ihn durchführen zu können, wird ein 2 x 4m großes Wasserbecken benötigt, das mit etwas handwerklichem Geschick selbst hergestellt werden kann.

Eine kurze Anleitung zum Bau dieses Beckens finden Sie am Schluss dieses Kapitels.

Als Bootskörper eignen sich Abschnitte aus Styropor-Dämmplatten (100 x 50 x 2cm), die in jedem Baumarkt für wenig Geld zu erstehen sind.

Für den Antrieb und die Steuerung werden neben dem Arduino zwei DC Motoren, Steckbrücken, ein 2,1 mm Normstecker mit 9V-Batterieclip, ein 9V-Batterieblock, ein Messingrohr mit einem dazu passendem Rundmessingstab und Schiffsschrauben benötigt.

 

Die Steckbrücken werden an die Motoren gelötet, um die Motoren mit dem Arduino-Board verbinden zu können. 

Alternativ können auch Steckbrücken verwendet werden, die an einem Ende eine Krokodilklemme und am anderen einen Stecker haben.

 

Zur Befestigung der Motoren eignet sich Heißkleber, der auf ein Holzbrettchen gegeben wird. Das Holzbrettchen vermittelt die Hitze zwischen Kleber und Styropor. Zu heißer Kleber bringt das Styropor zum Schmelzen.

 

Aufgabe: 

Programmiere dein Boot so, dass es aus dem Startbereich heraus auf direktem Weg die gegenüberliegende Wand ansteuert und rechtzeitig abdreht, damit ein Aufprall vermieden wird.

 

Bewertung:

  • Das Boot siegt, das sich beim Abdrehen der Zielwand am weitesten annähert, ohne diese zu berühren.

  • Ist das Boot einmal gestartet, dürfen von außen keinerlei Kurskorrekturen mehr vorgenommen werden.

  • Berührt das Boot eine Seiten- oder die Zielwand, führt dies zur Disqualifikation.

Die Programmierung der Boote kann über das Anhalten oder durch Änderung der Drehrichtung eines Motors erfolgen.

Eine Drehrichtungsänderung der Motoren ist nur dann möglich, wenn beide Anschlüsse der Motoren separat mit je einem Pin des Arduino-Boards verbunden sind (siehe Zeichnung).

 

 

Die Aufgabestellung kann programmiertechnisch auf unterschiedliche Weise gelöst werden.

MIt der nachfolgenden Beispielprogrammierung ist beabsichtigt, das Boot eine bestimmte Zeit auf die Zielwand zufahren zu lassen und es rechtzeitig zu stoppen. Anschließend soll es auf der Stelle drehen und nach dem Manöver die Motoren abstellen.

int mot1a=13;
int mot1b=10;
int mot2a=7;
int mot2b=4;

void motorStop(){              // Programmcode zum Stoppen
    digitalWrite(mot1a,LOW);   // der Motoren
    digitalWrite(mot1b,LOW);
    digitalWrite(mot2a,LOW);
    digitalWrite(mot2b,LOW);
    delay(1000);

}

void setup(){
   pinMode(mot1a,OUTPUT);
   pinMode(mot1b,OUTPUT);
   pinMode(mot2a,OUTPUT);
   pinMode(mot2b,OUTPUT);

   digitalWrite(mot1a,HIGH);   // Beide Motoren Vorlauf
   digitalWrite(mot1b,LOW);    // (Geradeausfahrt)
   digitalWrite(mot2a,HIGH);   //
   digitalWrite(mot2b,LOW);    //
   delay(14000);

motorStop();                   // Beide Motoren aus

   digitalWrite(mot1a,HIGH);  // Ein Motor Rücklauf,
   digitalWrite(mot1b,LOW);   // der andere Vorlauf
   digitalWrite(mot2a,LOW);   // (Kurve)
   digitalWrite(mot2b,HIGH);  //
   delay(3500);

motorStop();                    // Beide Motoren aus
 }

void loop(){
}

 



Bezugsquellen für Arduino und flexible Drahtbrücken finden sich in den vorangestellten Kapiteln.

Über die Firma Reichelt können günstig bezogen werden:

 

Anzahl 

 Bezeichnung des Artikels

 Artikelnummer

 1

 Verbindungsleitungssatz

 MK 612S

 1

 Lötstation

 STATION ZD-99

1

 Lötdraht

 LÖTZINN 0,5MM

1

 Heißklebepistole

 STEINEL GL 3002

 1

 Packung Klebesticks

 KLEBESTICK 500

 

Bei Funduino gibt es günstige 9V-Batterieclips mit 2,1 mm Normstecker.

Die zu diesen Clips passenden 9V Blockbatterien bekommt man günstig bei Aldi oder Lidl: Zweierpack ca. 1,60 €.

Über die Firma Lemo-Solar können bezogen werden:

 

 Anzahl

 Bezeichnung des Artikels

 Artikelnummer

 2

 Schiffsschraube

 P6060

 1

 Messingrohr

 MR3021

 1

 Rundmessing

 RM20

 

Die Firma Pollin bietet kostengünstige Motoren an:

 

Anzahl 

 Bezeichnung des Artikels

 Artikelnummer

 2

 Gleichstrommotor Johnson 20703

 310 492

 




Styropor-Dämmplatten mit den Abmessungen 100 x 50 x 2cm gibt es in fast allen Baumärkten. Dort kann man auch alles Nötige für den Bau des Wasserbeckens erstehen.



Für ein 2 x 4m großes Becken benötigt man 6 Schalbretter von 2m Länge, die man sich in der Mitte durchschneiden lässt. Die Brettabschnitte werden an beiden Enden mit Steckscharnieren versehen. 

 

 

Stellt man eine genügend große Anzahl Schultische zusammen, können die Bretter darauf zu einem Rahmen zusammengesteckt werden. Die Gelenkstellen werden mit U-Profilen aus Aluminium versteift und zusätzlich durch ein 2m langes Gurtband in Querrichtung gesichert. 

 

 

Über dem Kasten wird eine wasserdichte Folie ausgebreitet und der Innenraum mit Wasser befüllt. Siehe dazu das Foto am Anfang dieses Kapitels.